(57)【要約】【課題】  高速に信号電荷を読み出す。【解決手段】  フォトダイオードからの信号電荷を第１のフォトゲート及び第２のフォトゲートにより垂直転送路のメモリ部に転送し、前記メモリ部に蓄えられた信号電荷を多段に配列された垂直転送路の読み出し部により読み出して転送する撮像素子において、前記フォトダイオードからの信号電荷を連続して垂直転送するための連続読み出し用垂直転送路と、前記連続読み出し用垂直転送路に前記信号電荷を転送するための連続読み出し用フォトゲートとを有することにより、上記課題を解決する。【選択図】        図２
2006352465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードからの信号電荷を第１のフォトゲート及び第２のフォトゲートにより垂直転送路のメモリ部に転送し、前記メモリ部に蓄えられた信号電荷を多段に配列された垂直転送路の読み出し部により読み出して転送する撮像素子において、
前記フォトダイオードからの信号電荷を連続して垂直転送するための連続読み出し用垂直転送路と、
前記連続読み出し用垂直転送路に前記信号電荷を転送するための連続読み出し用フォトゲートとを有することを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記連続読み出し用垂直転送路は、
前記読み出し部よりも段数を減らして多段に配列されることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記連続読み出し用垂直転送路は、
準２相駆動により前記信号電荷を転送することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記フォトダイオードからの信号電荷を前記連続読み出し用垂直転送路に転送させる場合、前記第２のフォトゲートの駆動電圧を０Ｖ以下に設定し、前記連続読み出し用フォトゲートを駆動電圧により開閉させることで、前記信号電荷を前記連続読み出し用垂直転送路に転送することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像素子。
【請求項５】
フォトダイオードからの信号電荷を第１のフォトゲート及び第２のフォトゲートにより垂直転送路のメモリ部に転送し、前記メモリ部に蓄えられた信号電荷を多段に配列された垂直転送路の読み出し部により読み出して転送する撮像素子において、
前記フォトダイオードからの信号電荷を隣接する撮像素子の垂直転送路の読み出し部に直接転送するための隣接読み出し部接続転送路と、
前記隣接読み出し部接続転送路に前記信号電荷を転送するための隣接読み出し部接続フォトゲートとを有することを特徴とする撮像素子。
【請求項６】
前記フォトダイオードからの信号電荷を前記隣接読み出し部接続転送路に転送させる場合、前記第２のフォトゲートの駆動電圧を０Ｖ以下に設定し、前記隣接読み出し部接続フォトゲートを開閉させることで、前記信号電荷を前記隣接する撮像素子の垂直転送路の読み出し部に転送することを特徴とする請求項５に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記請求項１乃至前記請求項６の何れか１項に記載の撮像素子を有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子及び該撮像素子を有する撮像装置に係り、特に高速に信号電荷を読み出すための撮像素子及び該撮像素子を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速撮影に使用される高速撮像素子についての技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。その中でも、画素周辺記録型撮像素子（ＩＳＩＳ：Ｉｎ−ｓｉｔｕ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）は、１つ１つのフォトダイオードの全てが約１００段の垂直転送路を有するよう構成されており、この垂直転送路を形成するメモリは、一時的に信号電荷を蓄積するメモリとして使用されている。
【０００３】
例えば、カメラ等の撮像装置における画像等の撮影時において、各画素に対応して設けられたフォトダイオードで生じた信号電荷は、素子の外部に読み出されることなく、全画素が一斉に並列記録操作で上述のメモリに蓄積される。このときの撮影速度は、信号電荷を隣接するメモリに１段転送するために必要な速度と等しくなる。また、撮影終了後は、カメラのシャッターを閉じてメモリに連続的に蓄積されている信号電荷を読み出し動作により読み出す。
【０００４】
ここで、従来の画素周辺記録型撮像素子（ＩＳＩＳ）における撮像素子レイアウトについて、図を用いて説明する。図１は、従来の撮像素子レイアウトの一例を示す図である。なお、図１に示す撮像素子レイアウトは、１画素分に対応した画素周辺記録型撮像素子の画素レイアウトである。
【０００５】
図１に示すＩＳＩＳの撮像素子レイアウト１００は、第１のフォトゲート１０１と、第２のフォトゲート１０２と、画素周辺記録領域の垂直転送路であるメモリ（メモリ部）１０３と、垂直転送路の読み出し部１０４とを有するよう構成されている。
【０００６】
ここで、フォトゲートの裏側にはフォトダイオード（図示せず）が設けられている。フォトダイオードが受光することで得られる信号電荷は、第１のフォトゲート１０１及び第２のフォトゲート１０２への駆動電圧により、第２のフォトゲート１０２を介して垂直転送路のメモリ１０３に一時的に保存された後、読み出し部１０４により読み出される。ここで、垂直転送路のメモリ１０３は、約１００段程度が多段に配列されている。また、読み出し部１０４も多段に配列されている。また、通常は、図１に示す撮像素子レイアウトが縦横に複数配列される。
【０００７】
つまり、実際には図１に示す垂直転送路のメモリ１０３は、全てのメモリが図１に示す画素に対応するものではなく、多段に配列された他の画素に対応して設けられたものも含まれる。また、図１に示す読み出し部１０４は、多段に配列された他の画素に対応して設けられたものである。なお、上述したフォトダイオードの設置位置、及び垂直転送路のメモリ１０３、読み出し部１０４の設置内容については後述する本発明の撮像素子レイアウトにおいても同様とする。
【０００８】
ここで、図１に示した従来の撮像素子における信号電荷の連続読み出し動作例について説明する。まず、フォトダイオードが受光信号を光電変換することにより得られる信号電荷を転送するため、第１のフォトゲート１０１に対して駆動電圧を＋１０Ｖから０Ｖへ順次加えていき、また同時に第２のフォトゲート１０２に対して駆動電圧を＋１２Ｖから０Ｖへ順次加えていく。これにより、約１００段に形成される垂直転送路のメモリ１０３へ転送される。その後、読み出し部１０４は、垂直転送路のメモリ１０３に蓄えられた信号電荷を１段ずつ読み出して水平転送路に転送する。
【特許文献１】特開２００１−３４５４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した従来のＩＳＩＳの構成によれば、例えば１フレーム毎に連続的に各フォトダイオードの信号を読み出す連続読み出し駆動の場合、図１に示すように多数の画素周辺記録領域のメモリ１０３が必要になるが、そのために長い転送路となってしまう。また、フォトダイオードから得られる信号電荷は、垂直転送路のメモリ１０３を介して垂直転送路の読み出し部１０４に出力される。そのため、１フレームの信号を読み出す速度は、垂直転送路のメモリ１０３を転送する時間だけ遅くなってしまい、これにより撮影速度の高速化を実現することができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、高速に信号電荷を読み出すための撮像素子及び該撮像素子を有する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００１２】
請求項１に記載された発明は、フォトダイオードからの信号電荷を第１のフォトゲート及び第２のフォトゲートにより垂直転送路のメモリ部に転送し、前記メモリ部に蓄えられた信号電荷を多段に配列された垂直転送路の読み出し部により読み出して転送する撮像素子において、前記フォトダイオードからの信号電荷を連続して垂直転送するための連続読み出し用垂直転送路と、前記連続読み出し用垂直転送路に前記信号電荷を転送するための連続読み出し用フォトゲートとを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、連続読み出し駆動時には、フォトダイオードから垂直転送路のメモリ部を介さずに連続読み出し用垂直転送路を用いて高速に信号電荷を読み出すことができる。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、前記連続読み出し用垂直転送路は、前記読み出し部よりも段数を減らして多段に配列されることを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、連続読み出し用垂直転送路の段数を読み出し部の転送路の段数よりも減らすことで、迅速に信号電荷を転送することができる。
【００１６】
請求項３に記載された発明は、前記連続読み出し用垂直転送路は、準２相駆動により前記信号電荷を転送することを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、信号電荷の垂直転送時間を短縮することができる。
【００１８】
請求項４に記載された発明は、前記フォトダイオードからの信号電荷を前記連続読み出し用垂直転送路に転送させる場合、前記第２のフォトゲートの駆動電圧を０Ｖ以下に設定し、前記連続読み出し用フォトゲートを駆動電圧により開閉させることで、前記信号電荷を前記連続読み出し用垂直転送路に転送することを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、フォトダイオードからの信号電荷を正確かつ容易に連続読み出し用フォトゲートに転送することができる。
【００２０】
請求項５に記載された発明は、フォトダイオードからの信号電荷を第１のフォトゲート及び第２のフォトゲートにより垂直転送路のメモリ部に転送し、前記メモリ部に蓄えられた信号電荷を多段に配列された垂直転送路の読み出し部により読み出して転送する撮像素子において、前記フォトダイオードからの信号電荷を隣接する撮像素子の垂直転送路の読み出し部に直接転送するための隣接読み出し部接続転送路と、前記隣接読み出し部接続転送路に前記信号電荷を転送するための隣接読み出し部接続フォトゲートとを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明によれば、連続読み出し駆動時には、フォトダイオードから垂直転送路のメモリ部を介さずに隣接読み出し部接続転送路を用いて高速に信号電荷を読み出すことができる。
【００２２】
請求項６に記載された発明は、前記フォトダイオードからの信号電荷を前記隣接読み出し部接続転送路に転送させる場合、前記第２のフォトゲートの駆動電圧を０Ｖ以下に設定し、前記隣接読み出し部接続フォトゲートを開閉させることで、前記信号電荷を前記隣接する撮像素子の垂直転送路の読み出し部に転送することを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の発明によれば、フォトダイオードからの信号電荷を正確かつ容易に隣接読み出し部接続フォトゲートに転送することができる。
【００２４】
請求項７に記載された発明は、前記請求項１乃至前記請求項６の何れか１項に記載の撮像素子を有する撮像装置である。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、撮像装置に本発明における撮像素子を有することにより、連続読み出し駆動時には、フォトダイオードから垂直転送路のメモリを介さずに、連続読み出し用垂直転送路、もしくは隣接読み出し部接続転送路を用いて、高速に信号電荷を読み出すことができる。これにより、撮像フレーム数がメモリＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）の数に制限されることなく高速度連続撮影を実現することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、高速に信号電荷を読み出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
＜本発明の概要＞
本発明は、連続読み出し駆動時には、フォトダイオードから垂直転送路のメモリを介さずに信号電荷を転送する連続読み出し用垂直転送路、又は、隣接する撮像素子の垂直転送路の読み出し部に直接転送するための隣接読み出し部接続転送路を設ける。また、連続読み出し用垂直転送路、又は、隣接読み出し部接続転送路に信号電荷を転送するための連続読み出し用フォトゲート（第３のフォトゲート）、又は、隣接読み出し部接続フォトゲート（第４のフォトゲート）を設ける。これにより、高速に信号電荷を読み出すことができる。以下に、本発明における撮像素子及び該撮像素子を有する撮像装置を好適に実施した形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
＜撮像素子：実施例１＞
図２は、実施例１における撮像素子レイアウトの一構成例を示す図である。なお、図２に示す撮像素子レイアウトは、１画素分に対応した画素周辺記録型撮像素子の画素レイアウトである。
【００２９】
図２に示すＩＳＩＳの撮像素子レイアウト２００は、第１のフォトゲート１０１と、第２のフォトゲート１０２と、画素周辺記録領域の垂直転送路であるメモリ１０３と、垂直転送路の読み出し部１０４とを有し、更に第３のフォトゲート２０５と、連続読み出し用垂直転送路２０６とを有するよう構成されている。ここで、第３のフォトゲート２０５は、連続読み出し用垂直転送路２０６に信号電荷を転送するための連続読み出し用フォトゲートである。
【００３０】
また、垂直転送路のメモリ１０３は、約１００段程度が多段に配列されている。また、読み出し部１０４、連続読み出し用垂直転送路２０６も多段に配列されている。なお、連続読み出し用垂直転送路２０６は、読み出し部１０４よりも段数を減らして多段に配列される。これにより、より迅速に信号電荷を転送することができる。
【００３１】
ここで、図２に示した実施例１の撮像素子における信号電荷の連続読み出し動作例について説明する。まず、フォトダイオードが受光信号を光電変換することにより得られる信号電荷を転送するため、第１のフォトゲート１０１に対して駆動電圧を＋１０Ｖから０Ｖへ順次加えていき、また同時に第３のフォトゲート２０５に対して駆動電圧を＋１２Ｖから０Ｖへ順次加えていく。これにより、信号電荷は、連続読み出し用垂直転送路２０６に転送される。
【００３２】
このとき、第２のフォトゲート１０２は、０Ｖ以下の電圧を加え、第２のフォトゲートを閉じておく。これにより、フォトダイオードからの信号電荷を正確かつ容易に第３のフォトゲート２０５に転送することができる。その後、信号電荷は、連続読み出し用垂直転送路２０６により水平転送路に転送される。
【００３３】
上述したように、実施例１における撮像素子のレイアウト構成により、信号電荷をフォトダイオードから連続読み出し用垂直転送路２０６に高速に転送し、この垂直転送路２０６を用いることで、より迅速に信号電荷を転送することができる。そのため、１フレームの信号を読み出すのに必要な時間は、垂直転送路のメモリ１０３を転送する時間分短縮することができる。
【００３４】
ここで、連続読み出し用垂直転送路２０６は、垂直転送路の読み出し部１０４よりも段数を減らすため、図２に示すように１段あたりの垂直方向の長さを読み出し部１０４よりも長くする。
【００３５】
ここで、連続読み出し用垂直転送路２０６の長さは、撮像素子レイアウトの大きさ等により異なるが、１段あたり数μｍとし長くても１０μｍ程度とすることが好ましい。これにより、転送時間を短縮することができる。
【００３６】
ここで、上述した連続読み出し用垂直転送路２０６の転送速度と長さとの関係について具体的に説明する。通常、転送路の断面電位分布と見ると表面にｎ層があり、ｐ層のバリアによって表面の電位の井戸に電荷を蓄積させ、電極を順次駆動させることによって、電荷を水平方向に転送させることができる。
【００３７】
ここで、電荷を転送させるときの移動速度は「ｖ＝μＥ・・・（１）」で表されている。なお、ｖは電荷の移動速度（ｃｍ／ｓ）を示し、μは移動度（ｃｍ２／Ｖｓ）を示し、Ｅは電解強度（Ｖ／ｃｍ）を示す。
【００３８】
また、通常、電荷転送路のドナー不純物濃度は、１Ｅ１７ｃｍ−３〜１Ｅ１８ｃｍ−３であることから、電子の移動度は７００ｃｍ２／Ｖｓ〜３００ｃｍ２／Ｖｓとなる。
【００３９】
ここで、転送路の横方向の電界強度Ｅは、一般にシミュレーションによって計算される。また、上述した（１）式の関係式から電界強度とキャリアドリフト速度との関係では、電界強度によってキャリアドリフト速度が飽和する範囲がある。
【００４０】
例えば、電極間隔が１０μｍ〜２０μｍで電圧が３Ｖの場合における変化では、上述した（１）式を満たす範囲の変化となる。また、電極間隔が１μｍ〜５μｍで電圧が３Ｖの場合における変化では、上述した（１）式を満たさずに速度飽和が起こる電界強度となる。ここで、通常のＣＣＤの横方向電界強度は、上述した（１）式を満たす範囲内で行うことが一般的であるため、上述した条件のもとでは、電極間隔として約１０μｍ〜２０μｍが好ましいということができる。このようにして連続読み出し用垂直転送路２０６の長さを設定することができる。
【００４１】
更に、図２に示す連続読み出し用垂直転送路２０６では、準２相駆動により信号電荷を転送する。高速転送に適した準２相駆動にすることにより、信号電荷の垂直転送時間を更に短縮することができる。また、実施例１に示すように、連続読み出し用垂直転送路２０６を新たに設けているため、メモリ１０３や読み出し部１０４等における信号電荷の転送に用いられる駆動方式とは異なる駆動方式を用いることができる。
【００４２】
ここで、本発明の撮像素子レイアウトを用いたＩＳＩＳにおける動作について、従来と比較して説明する。まず、実施例１の撮像素子は、画素サイズを５０×５０μｍ２とし、フォトダイオードのサイズを４５×１２μｍ２とする。また、画素周辺記録領域の垂直転送路へ接続した第２のフォトゲート１０２及び第３のフォトゲート２０５のサイズを３０×３μｍ２とする。
【００４３】
ここで、従来のＩＳＩＳにおいて、駆動画素アレイを縦３６０×横４８０とすると、垂直転送路の読み出し部１０４は、全部で３６００段となる。したがって、駆動周波数を１ＭＨｚとして駆動させた場合、垂直転送に３．６ｍｓｅｃの時間がかかる。また、画素周辺記録領域のメモリ１０３の垂直方向の段数を１００段すると、この領域を転送するために必要な時間は、駆動周波数を１ＭＨｚとして駆動させた場合、約０．１ｍｓｅｃとなる。
したがって、垂直転送に必要な時間は、３．６ｍｓｅｃ＋０．１ｍｓｅｃ＝３．７ｍｓｅｃとなる。つまり、従来では、連続読み出し動作時において、１フレームの信号を読み出すのに必要な時間は、垂直転送路メモリ１０３を転送する時間（約０．１ｍｓｅｃ）が余分に必要となる。
【００４４】
ここで、本発明の撮像素子レイアウトを適用したＩＳＩＳにおいては、連続読み出し用垂直転送路２０６を１画素あたり５段とした場合、垂直転送は３６０×５＝１８００段となる。これを高速駆動として駆動周波数を１０ＭＨｚで駆動した場合、垂直転送にかかる時間は０．１８ｍｓｅｃとなる。
【００４５】
このように、本発明の撮像素子を用いることにより従来と比較して垂直転送の時間は、約３．５２ｍｓｅｃ短縮することができる。
【００４６】
このように、実施例１によれば、連続読み出し駆動時には、フォトダイオードから、垂直転送路のメモリ１０３を介さずに、連続読み出し用垂直転送路２０６を用いて、高速に信号電荷を読み出すことができる。
【００４７】
＜撮像素子：実施例２＞
次に、本発明における撮像素子の他の実施例について図を用いて説明する。図３は、実施例２における撮像素子レイアウトの一構成例を示す図である。なお、図３は、２つの画素周辺記録型撮像素子が隣接して配列されている画素レイアウト例を示すものである。
【００４８】
図３に示すＩＳＩＳの撮像素子レイアウト３００は、第１のフォトゲート１０１と、第２のフォトゲート１０２と、画素周辺記録領域の垂直転送路であるメモリ１０３−１と、垂直転送路の読み出し部１０４−１とを有し、更に第４のフォトゲート３０５と、フォトダイオードからの信号電荷を隣接する撮像素子の垂直転送路の読み出し部１０４−２に直接転送するための隣接読み出し部接続転送路３０６とを有するよう構成されている。
【００４９】
ここで、第４のフォトゲート３０５は、隣接読み出し部接続転送路３０６に信号電荷を転送するための隣接読み出し部接続フォトゲートである。なお、垂直転送路のメモリ１０３は、約１００段程度が多段に配列されている。また、読み出し部１０４も多段に配列されている。
【００５０】
ここで、図３に示した実施例２の撮像素子における信号電荷の連続読み出し動作例について説明する。まず、フォトダイオードが受光信号を光電変換することにより得られる信号電荷を転送するため、第１のフォトゲート１０１−１に対して動電圧を＋１０Ｖから０Ｖへ順次加えていき、また同時に第４のフォトゲート３０５に対して駆動電圧を＋１２Ｖから０Ｖへ順次加えていく。これにより、信号電荷は、隣接読み出し部接続転送路３０６を経て、隣接した垂直転送路の読み出し部１０４−２に転送される。このとき、第２のフォトゲート１０２−１は、０Ｖ以下の電圧を加え閉じておく。これにより、フォトダイオードからの信号電荷を正確かつ容易に第４のフォトゲート３０５に転送することができる。その後、信号電荷は、読み出し部１０４−２の転送路を用いて水平転送路に転送される。
【００５１】
上述したように、実施例２における撮像素子のレイアウト構成により、信号電荷をフォトダイオードから隣接読み出し部接続転送路３０６を用いて読み出し部１０４−２に直接転送させることができる。したがって、実施例２の方式を用いることで、１フレームの信号を読み出すのに必要な時間は、垂直転送路のメモリ１０３−１を転送する時間分短縮することができる。
【００５２】
このように、実施例２によれば、隣接する撮像素子における垂直転送路の読み出し部に直接接続した隣接読み出し部接続転送路を用いて信号電荷を転送することで、高速に信号電荷を読み出すことができる。
【００５３】
＜撮像素子の配列例＞
ここで、上述した実施例１及び実施例２で示した撮像素子の配列例について、図を用いて説明する。図４は、撮像素子の配列構成の一例を示す図である。図４に示す撮像素子は、フォトダイオード４０１と、画素周辺記録領域の垂直転送路４０２と、オーバーフロードレイン４０３と、垂直転送路の読み出し部４０４とを有するよう構成されている。なお、図４に示す配列された画素周辺記録領域の垂直転送路４０２の数や、素子サイズ等については、本発明においてはこの限りではない。
【００５４】
図４に示すように、フォトダイオード４０１は、カメラ等の撮像装置における撮影時等において各画素に対応させて配置されている。またフォトダイオード４０１は、受光信号を電気信号に変換し、変換して生じた信号電荷を画素周辺記録領域の垂直転送路４０２や、垂直転送路の読み出し部４０４に転送するものである。また、オーバーフロードレイン４０３は、画素周辺記録領域に蓄積していた信号電荷を順次基板に捨て去るための排出部である。これにより、例えば画素周辺記録領域のメモリ４０２の容量以上の信号電荷は排出されるため、画像情報に悪影響を与えない。
【００５５】
また、図４に示す撮像素子に、上述の実施例１又は実施例２に示した撮像素子を設けることにより、連続読み出し駆動時には、フォトダイオードから垂直転送路のメモリ部を介さずに、信号電荷を転送する連続読み出し用垂直転送路、又は、隣接する撮像素子の垂直転送路の読み出し部に直接転送するための隣接読み出し部接続転送路を用いて高速に信号電荷を読み出すことができる。
【００５６】
＜撮像装置＞
次に、本発明における撮像素子を有する撮像装置について、図を用いて説明する。図５は、本発明における撮像装置の一構成例を示す図である。図５に示す撮像装置５００は、レンズ５０１と、シャッター機構５０２と、分光プリズム５０３と、本発明における撮像素子としての画素周辺記録型撮像素子（ＩＳＩＳ）５０４と、Ａ／Ｄコンバータ５０５と、バッファメモリ５０６と、画像情報処理装置５０７と、駆動回路５０８と、タイミングコントローラ５０９と、トリガ信号発生部５１０とを有するよう構成されている。
【００５７】
なお、図５に示す撮像装置５００は、一例として３枚式撮像装置を用いている。３枚式撮像装置は、配列された撮像素子を３個用いて、各撮像素子からそれぞれＲＧＢ信号が独立して得られるため、感度、解像度、色調に優れている。なお、本発明の撮像素子を適用した撮像装置の構成については、図５に限定されるものではなく、例えば単板式や２枚式、４枚式の撮像装置であってもよい。
【００５８】
ここで、撮像装置５００の受光時（撮影時）の動作について説明する。まず、撮像装置５００は、外部から撮影等により取得されるレンズ５０１を通過した光を受光する。また、撮像装置５００は、シャッター機構５０２による開閉により、撮影するときにだけ必要な露光量を通過させる。また、それ以外の場合は遮光される。これにより、１フレームの画像毎に感光・映写させることができる。
【００５９】
次に、撮像装置５００は、分光プロズム５０３により入力された光を、Ｒ（Ｒｅｄ）光線、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）光線、Ｂ（Ｂｌｕｅ）光線の３つの光線に分解する。具体的には、図５に示すように、分光プリズム５０３の第１の干渉膜でＢ光線を反射させ、Ｒ・Ｇ光線は通過し、次の干渉膜でＲ光線を反射させ、残りのＧ光線が透過される。
【００６０】
また、分光プロズム５０３は、分解した信号のうち、Ｒ光線をＩＳＩＳ５０４−１に受光させる。また同様に、分光プロズム５０３は、Ｇ光線をＩＳＩＳ５０４−２に受光させ、Ｂ光線をＩＳＩＳ５０４−２に受光させる。ＩＳＩＳ５０４−１〜５０４−３は、上述した実施例１又は２に示すように、フォトダイオードで受光信号を光電変換し、変換して生じた信号電荷を転送し、それぞれ対応するＡ／Ｄコンバータ５０５−１〜５０５−３に出力する。
【００６１】
また、Ａ／Ｄコンバータ５０５−１〜５０５−３は、それぞれ入力される信号をアナログ／デジタル変換し、バッファメモリ５０６に出力する。また、バッファメモリ５０６は、変換された信号をバッファメモリ５０６に一時的に蓄積し、その後、タイミングコントローラ５０９からの制御によりバッファメモリ５０６に蓄積された信号を画像情報処理装置５０７に出力する。画像情報処理装置５０７は、入力信号に対して所定の画像処理を行い出力信号として出力する。
【００６２】
ここで、駆動回路５０８は、ＩＳＩＳ５０４−１〜５０４−３、及びタイミングコントローラ５０９の駆動信号を生成してそれぞれに出力する。また、タイミングコントローラ５０９は、駆動回路５０８から得られる駆動信号、又はトリガ信号発生部５１０により得られる外部からのトリガ信号に基づいて、Ａ／Ｄコンバータ５０５−１〜５０５−３、バッファメモリ５０６、及び画像情報処理装置５０７のそれぞれの動作タイミングを制御する。
【００６３】
上述したように、撮像装置に本発明における撮像素子（画素周辺記録型撮像素子（ＩＳＩＳ））を備えることにより、連続読み出し駆動時には、ＩＳＩＳのフォトダイオードから垂直転送路のメモリ部を介さずに、信号電荷を転送する連続読み出し用垂直転送路、又は、隣接する撮像素子の垂直転送路の読み出し部に直接転送するための隣接読み出し部接続転送路を用いて高速に信号電荷を読み出すことができる。これにより、撮像フレーム数がメモリＣＣＤの数に制限されることなく高速度連続撮像を行うことができる。
【００６４】
上述したように本発明によれば、高速に信号電荷を読み出すことができる。具体的には、連続読み出し駆動時には、フォトダイオードからの信号電荷を垂直転送路のメモリを介さずに連続読み出し用垂直転送路を用いて転送することで、高速に信号電荷を読み出すことができる。また、フォトダイオードからの信号電荷を垂直転送路のメモリを介さずに隣接した撮像素子の垂直転送路の読み出し部に直接接続した隣接読み出し部接続転送路を用いて、高速に信号電荷を読み出すことができる。
【００６５】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】従来の撮像素子レイアウトの一例を示す図である。
【図２】実施例１における撮像素子レイアウトの一構成例を示す図である。
【図３】実施例２における撮像素子レイアウトの一構成例を示す図である。
【図４】撮像素子の配列構成の一例を示す図である。
【図５】本発明における撮像装置の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００，２００，３００  撮像素子レイアウト
１０１  第１のフォトゲート
１０２  第２のフォトゲート
１０３  メモリ
１０４，４０４  読み出し部
２０５  第３のフォトゲート
２０６  連続読み出し用垂直転送路
３０５  第４のフォトゲート
３０６  隣接読み出し部接続転送路
４０１  フォトダイオード
４０２  画素周辺記録領域の垂直転送路
４０３  オーバーフロードレイン
５００  撮像装置
５０１  レンズ
５０２  シャッター機構
５０３  分光プリズム
５０４  画素周辺記録型撮像素子（ＩＳＩＳ）
５０５  Ａ／Ｄコンバータ
５０６  バッファメモリ
５０７  画像情報処理装置
５０８  駆動回路
５０９  タイミングコントローラ
５１０  トリガ信号発生部
【図１】
2006352465.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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